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晚上在FV群里说起编译器优化的事情时,汉公找出了几个看起来颇不直观的例子让我猜其意义。我脑子跟不上节奏了,把东西写成代码试了下觉得有问题,然后讨论变得激烈了起来……我决定直接写段简单的代码看看我机上的编译器会如何优化。结果我得到了些一时没料到的结果。仔细想想,以前其实碰到过一模一样的状况。
不过和谐的TX无法提供顺畅的沟通环境(老是丢信息……),汉公说干脆在澄空发个帖:贴一下你们的反汇编结果
汉公:
补充:米粒和汉公用GCC3.4.x编译出来的结果:
-O1:
-O2:
我:
VC6、VC8、GCC3.4等编译器在打开O2开关后基本上都会把上面例子中的常参数函数调用折叠优化掉。汉公的本意是指出利用定点小数来把整型除法转变成乘法的优化,在开了O2开关后却看不到了(被折叠了)。
=============================================================
汉公想说明的是这样的优化:
这里,0x24924925是个定点小数。通过这段代码的运算,得到的是esi /= 7的效果。不直接使用idiv是为了速度的最大化。
这种技巧印象中在Hacker's Delight里有提到。回头得查查看是不是有。没有的话还得想想清楚这代码究竟是怎么跑通的。
John_He大:
=============================================================
后来又说起GCC的优化框架的事情。想起以前读过的一篇资料,介绍GCC4系列采用了新的Tree-SSA优化框架,与GCC3.x有很大不同。但是当时读的那篇东西却找不到了。这次学乖了,至少把这次看到的资料的关键字和地址记下来的好。
GCC4里增加的优化框架是由先前的SSA for Trees项目演变而来的。Tree-SSA包括两个主要部分,GENERIC与GIMPLE。
目前进行中的相关领域的项目有:
GIMPLE tuples(tuples.pdf阅读中。总觉得这种把树的形式转换为以tuple表现的思想之前在书上读到过)
Auto-vectorization in GCC(或者http://gcc.gnu.org/wiki/VectorizationTasks)
顺便看到了段有趣的文字。这些错误谁能不犯呢,诶……
The "Deadly Sins" from P. J. Brown'sWriting Interactive Compilers and Interpreters Wiley 1979.
不过和谐的TX无法提供顺畅的沟通环境(老是丢信息……),汉公说干脆在澄空发个帖:贴一下你们的反汇编结果
汉公:
引用
源码:
主要看一下div / 7这句话的反汇编是什么。
请按这个格式注明(debug版的不用贴了,肯定是DIV了,如果被强制内联变成直接push 7的就都算了):
编译器:VC6
反汇编:
最后想听听各位对于除以7为什么编译成这样的看法。
这玩意比较有用,经常能碰到编译器莫名的mov eax, 66666667或者cccccccd什么的。
#include <stdio.h> static unsigned int do_div(unsigned int div) { return div / 7; } int main(int argc, char* argv[]) { int a = 50; // 这里的AAAAA完全是为了在oly里看的清楚 printf("AAAAAAAAAAAAAAAA %d\n", do_div(a)); return 0; }
主要看一下div / 7这句话的反汇编是什么。
请按这个格式注明(debug版的不用贴了,肯定是DIV了,如果被强制内联变成直接push 7的就都算了):
编译器:VC6
反汇编:
MOV ECX, DWORD PTR SS:[ESP+4] ; 参数div MOV EAX, 24924925 MUL ECX MOV EAX, ECX SUB EAX, EDX SHR EAX, 1 ADD EAX, EDX SHR EAX, 2 RETN
最后想听听各位对于除以7为什么编译成这样的看法。
这玩意比较有用,经常能碰到编译器莫名的mov eax, 66666667或者cccccccd什么的。
补充:米粒和汉公用GCC3.4.x编译出来的结果:
-O1:
引用
004012e0 <_do_div>: 4012e0: 55 push %ebp 4012e1: 89 e5 mov %esp,%ebp 4012e3: 8b 4d 08 mov 0x8(%ebp),%ecx 4012e6: ba 25 49 92 24 mov $0x24924925,%edx 4012eb: 89 c8 mov %ecx,%eax 4012ed: f7 e2 mul %edx 4012ef: 89 c8 mov %ecx,%eax 4012f1: 29 d0 sub %edx,%eax 4012f3: d1 e8 shr %eax 4012f5: 01 c2 add %eax,%edx 4012f7: 89 d0 mov %edx,%eax 4012f9: c1 e8 02 shr $0x2,%eax 4012fc: 5d pop %ebp 4012fd: c3 ret
-O2:
4012ff: b8 07 00 00 00 mov $0x7,%eax 401304: 89 44 24 04 mov %eax,0x4(%esp) 401308: e8 33 05 00 00 call 401840 <_printf>
我:
引用
汉公的代码原封不动拿来编译:
得到:
=========================================================
得到:
=========================================================
得到:
=========================================================
以上结果以VC8编译得到.
为了避免运算被折叠,用这段代码再编译一次:
得到:
同样是在VC8上,开了/O2与/Ox
得到:
这个跟汉公在开头贴的那个差不多.常量的不同确实是来自unsigned.
=====================================================
另外,如果不开优化的话,
得到:
直接用了idiv。
#include <stdio.h> static unsigned int do_div(unsigned int div) { return div / 7; } int main(int argc, char* argv[]) { int a = 50; // 这里的AAAAA完全是为了在oly里看的清楚 printf("AAAAAAAAAAAAAAAA %d\n", do_div(a)); return 0; }
得到:
00401000 /$ 6A 07 push 7 00401002 |. 68 58A14000 push zz.0040A158 ; ASCII "AAAAAAAAAAAAAAAA %d" 00401007 |. E8 06000000 call zz.00401012 0040100C |. 83C4 08 add esp,8 0040100F |. 33C0 xor eax,eax 00401011 \. C3 retn
=========================================================
#include<stdio.h> void main(int argc, char* argv[]){ int a=46, b; printf("XXXXXXXXXXX\n"); b = divBySeven(a); printf("%d", b); } int divBySeven(int a) { return (a / 7); }
得到:
00401000 /$ 68 5CA14000 push zz.0040A15C ; ASCII "XXXXXXXXXXX" 00401005 |. E8 12000000 call zz.0040101C 0040100A |. 6A 06 push 6 0040100C |. 68 58A14000 push zz.0040A158 ; ASCII "%d" 00401011 |. E8 06000000 call zz.0040101C 00401016 |. 83C4 0C add esp,0C 00401019 |. 33C0 xor eax,eax 0040101B \. C3 retn
=========================================================
#include<stdio.h> void main(int argc, char* argv[]){ int a=50, b; printf("XXXXXXXXXXX\n"); b = divBySeven(a); printf("%d", b); } int divBySeven(int a) { return (a / 7); }
得到:
00401000 /$ 68 5CA14000 push zz.0040A15C ; ASCII "XXXXXXXXXXX" 00401005 |. E8 12000000 call zz.0040101C 0040100A |. 6A 06 push 7 0040100C |. 68 58A14000 push zz.0040A158 ; ASCII "%d" 00401011 |. E8 06000000 call zz.0040101C 00401016 |. 83C4 0C add esp,0C 00401019 |. 33C0 xor eax,eax 0040101B \. C3 retn
=========================================================
以上结果以VC8编译得到.
cl /O2 /Ox zz.c
为了避免运算被折叠,用这段代码再编译一次:
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main(int argc, char* argv[]){ int a, b; a = atoi(argv[1]); printf("XXXXXXXXXXX\n"); b = divBySeven(a); printf("%d", b); } int divBySeven(int a) { return (a / 7); }
得到:
00401000 /$ 8B4424 08 mov eax,dword ptr ss:[esp+8] 00401004 |. 8B48 04 mov ecx,dword ptr ds:[eax+4] 00401007 |. 56 push esi 00401008 |. 51 push ecx 00401009 |. E8 07010000 call zz.00401115 0040100E |. 68 5CA14000 push zz.0040A15C ; ASCII "XXXXXXXXXXX" 00401013 |. 8BF0 mov esi,eax 00401015 |. E8 25000000 call zz.0040103F 0040101A |. B8 93244992 mov eax,92492493 0040101F |. F7EE imul esi 00401021 |. 03D6 add edx,esi 00401023 |. C1FA 02 sar edx,2 00401026 |. 8BC2 mov eax,edx 00401028 |. C1E8 1F shr eax,1F 0040102B |. 03C2 add eax,edx 0040102D |. 50 push eax 0040102E |. 68 58A14000 push zz.0040A158 ; ASCII "%d" 00401033 |. E8 07000000 call zz.0040103F 00401038 |. 83C4 10 add esp,10 0040103B |. 33C0 xor eax,eax 0040103D |. 5E pop esi 0040103E \. C3 retn
同样是在VC8上,开了/O2与/Ox
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main(int argc, char* argv[]){ unsigned int a, b; a = atoi(argv[1]); printf("XXXXXXXXXXX\n"); b = divBySeven(a); printf("%d", b); } unsigned int divBySeven(unsigned int a) { return (a / 7); }
得到:
00401000 /$ 8B4424 08 mov eax,dword ptr ss:[esp+8] 00401004 |. 8B48 04 mov ecx,dword ptr ds:[eax+4] 00401007 |. 56 push esi 00401008 |. 51 push ecx 00401009 |. E8 04010000 call zz.00401112 0040100E |. 68 5CA14000 push zz.0040A15C ; ASCII "XXXXXXXXXXX" 00401013 |. 8BF0 mov esi,eax 00401015 |. E8 22000000 call zz.0040103C 0040101A |. B8 25499224 mov eax,24924925 0040101F |. F7E6 mul esi 00401021 |. 2BF2 sub esi,edx 00401023 |. D1EE shr esi,1 00401025 |. 03F2 add esi,edx 00401027 |. C1EE 02 shr esi,2 0040102A |. 56 push esi 0040102B |. 68 58A14000 push zz.0040A158 ; ASCII "%d" 00401030 |. E8 07000000 call zz.0040103C 00401035 |. 83C4 10 add esp,10 00401038 |. 33C0 xor eax,eax 0040103A |. 5E pop esi 0040103B \. C3 retn
这个跟汉公在开头贴的那个差不多.常量的不同确实是来自unsigned.
=====================================================
另外,如果不开优化的话,
#include<stdio.h> void main(int argc, char* argv[]){ int a=46, b; printf("XXXXXXXXXXX\n"); b = divBySeven(a); printf("%d", b); } int divBySeven(int a) { return (a / 7); }
得到:
00401000 /$ 55 push ebp 00401001 |. 8BEC mov ebp,esp 00401003 |. 83EC 08 sub esp,8 00401006 |. C745 FC 2E00000>mov dword ptr ss:[ebp-4],2E 0040100D |. 68 00C04000 push zz.0040C000 ; ASCII "XXXXXXXXXXX" 00401012 |. E8 39000000 call zz.00401050 00401017 |. 83C4 04 add esp,4 0040101A |. 8B45 FC mov eax,dword ptr ss:[ebp-4] 0040101D |. 50 push eax ; /Arg1 0040101E |. E8 1D000000 call zz.00401040 ; \zz.00401040 00401023 |. 83C4 04 add esp,4 00401026 |. 8945 F8 mov dword ptr ss:[ebp-8],eax 00401029 |. 8B4D F8 mov ecx,dword ptr ss:[ebp-8] 0040102C |. 51 push ecx 0040102D |. 68 10C04000 push zz.0040C010 ; ASCII "%d" 00401032 |. E8 19000000 call zz.00401050 00401037 |. 83C4 08 add esp,8 0040103A |. 33C0 xor eax,eax 0040103C |. 8BE5 mov esp,ebp 0040103E |. 5D pop ebp 0040103F \. C3 retn 00401040 /$ 55 push ebp 00401041 |. 8BEC mov ebp,esp 00401043 |. 8B45 08 mov eax,dword ptr ss:[ebp+8] 00401046 |. 99 cdq 00401047 |. B9 07000000 mov ecx,7 0040104C |. F7F9 idiv ecx 0040104E |. 5D pop ebp 0040104F \. C3 retn
直接用了idiv。
VC6、VC8、GCC3.4等编译器在打开O2开关后基本上都会把上面例子中的常参数函数调用折叠优化掉。汉公的本意是指出利用定点小数来把整型除法转变成乘法的优化,在开了O2开关后却看不到了(被折叠了)。
=============================================================
汉公想说明的是这样的优化:
mov eax,24924925 mul esi sub esi,edx shr esi,1 add esi,edx shr esi,2 push esi
这里,0x24924925是个定点小数。通过这段代码的运算,得到的是esi /= 7的效果。不直接使用idiv是为了速度的最大化。
引用
汉公 20:50:04
这个东西对解包来说实用价值有2:
1。混淆算法 一个div / 7 比那个乱78遭的东西好看的多 也不容易错
2。当索引项定长,且只有索引段整个长度的时候,要算资源数的时候用这个
这个东西对解包来说实用价值有2:
1。混淆算法 一个div / 7 比那个乱78遭的东西好看的多 也不容易错
2。当索引项定长,且只有索引段整个长度的时候,要算资源数的时候用这个
这种技巧印象中在Hacker's Delight里有提到。回头得查查看是不是有。没有的话还得想想清楚这代码究竟是怎么跑通的。
引用
汉公 19:08:35
你能猜出这个是干吗的吗
汉公 19:16:18
(ecx & 0x7fffffff) * 0.8 / 5
汉公 19:17:35
用定点小数做除法
汉公 19:17:52
cccccccd实际上是32位的定点小数0.8
汉公 19:18:45
mul完以后 edx里面是整数部分 eax是余数
汉公 19:19:01
不 eax是小数部分
汉公 19:20:05
啊 刚才写错了 实际上他做的是 * 4 / 5 再除32 也就是除以40
汉公 19:20:15
(ecx & 0x7fffffff) / 40
汉公 19:22:07
既然上面的代码都用乘法替换除法了 那么你知道为什么下面的代码又用了DIV这样的慢速除法指令了吗?编译器闹残?
汉公 19:22:40
因为只有在除数是常数的时候 编译器可以做优化 而除数是变量的化 编译器只能用div了
00416F76 |. B8 CDCCCCCC |MOV EAX, CCCCCCCD 00416F7B |. 81E1 FFFFFF7F |AND ECX, 7FFFFFFF 00416F81 |. F7E1 |MUL ECX 00416F83 |. C1EA 05 |SHR EDX, 5 00416F86 |. B8 64000000 |MOV EAX, 64 00416F8B |. 2BC2 |SUB EAX, EDX 00416F8D |> 99 |CDQ 00416F8E |. B9 65000000 |MOV ECX, 65 00416F93 |. F7F9 |IDIV ECX
你能猜出这个是干吗的吗
汉公 19:16:18
(ecx & 0x7fffffff) * 0.8 / 5
汉公 19:17:35
用定点小数做除法
汉公 19:17:52
cccccccd实际上是32位的定点小数0.8
汉公 19:18:45
mul完以后 edx里面是整数部分 eax是余数
汉公 19:19:01
不 eax是小数部分
汉公 19:20:05
啊 刚才写错了 实际上他做的是 * 4 / 5 再除32 也就是除以40
汉公 19:20:15
(ecx & 0x7fffffff) / 40
汉公 19:22:07
既然上面的代码都用乘法替换除法了 那么你知道为什么下面的代码又用了DIV这样的慢速除法指令了吗?编译器闹残?
汉公 19:22:40
因为只有在除数是常数的时候 编译器可以做优化 而除数是变量的化 编译器只能用div了
John_He大:
引用
这应该是所谓的倒数乘法,因为IA-32结构中乘法比除法快4~6倍,所以编译器经常用倒数除法处理除数为常数的除法。
除以7的情况:
可以这样转化:
其中x为被除数,sr = 0x24924925
sr * 7 = 0x100000003 = 0x100000000 + 3
(sr - 1) * 7 = 0xFFFFFFFC = 0x100000000 - 4
可以将x * sr理解成“定点小数乘法”,即小数点位置固定的实数的乘法。从上面的式子不难看出sr为 (1/7) * 0x100000000,使用mul指令后,高位(edx)保存的就是x * (1/7)的整数部分,低位(eax)就是小数部分。因此上面的代码可以看做是div * (1/7),结果自然就是div / 7。
除以7的情况:
MOV ECX, DWORD PTR SS:[ESP+4] ; 参数div MOV EAX, 24924925 MUL ECX MOV EAX, ECX SUB EAX, EDX SHR EAX, 1 ADD EAX, EDX SHR EAX, 2
可以这样转化:
y = ((x - x * sr) / 2 + x * sr) / 4
其中x为被除数,sr = 0x24924925
sr * 7 = 0x100000003 = 0x100000000 + 3
(sr - 1) * 7 = 0xFFFFFFFC = 0x100000000 - 4
可以将x * sr理解成“定点小数乘法”,即小数点位置固定的实数的乘法。从上面的式子不难看出sr为 (1/7) * 0x100000000,使用mul指令后,高位(edx)保存的就是x * (1/7)的整数部分,低位(eax)就是小数部分。因此上面的代码可以看做是div * (1/7),结果自然就是div / 7。
=============================================================
后来又说起GCC的优化框架的事情。想起以前读过的一篇资料,介绍GCC4系列采用了新的Tree-SSA优化框架,与GCC3.x有很大不同。但是当时读的那篇东西却找不到了。这次学乖了,至少把这次看到的资料的关键字和地址记下来的好。
GCC4里增加的优化框架是由先前的SSA for Trees项目演变而来的。Tree-SSA包括两个主要部分,GENERIC与GIMPLE。
目前进行中的相关领域的项目有:
GIMPLE tuples(tuples.pdf阅读中。总觉得这种把树的形式转换为以tuple表现的思想之前在书上读到过)
Auto-vectorization in GCC(或者http://gcc.gnu.org/wiki/VectorizationTasks)
顺便看到了段有趣的文字。这些错误谁能不犯呢,诶……
The "Deadly Sins" from P. J. Brown'sWriting Interactive Compilers and Interpreters Wiley 1979.
评论
3 楼
lwwin
2008-01-18
太好了XD
偶懒人啊
偶懒人啊
2 楼
RednaxelaFX
2008-01-08
很简单:别用C做这种级别的优化。这种明显依赖于硬件平台的优化留给编译器做就行。
1 楼
lwwin
2008-01-07
不知道最后C实现除法优化的代码是怎样的……
结论………………
结论………………
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在实际项目中,你还可以利用NTL进行更复杂的运算,如大整数的乘法、除法、模运算,以及多项式的求解等。 总的来说,这个压缩包提供了一个完整的NTL静态链接库解决方案,包括编译好的库文件、必要的头文件和使用指南...
- **运算指令**:如加法、减法、乘法、除法等。 - **控制转移指令**:如跳转、条件跳转、子程序调用等。 - **栈操作**:用于函数调用时保存现场和传递参数。 - **寄存器使用**:不同架构下有特定的寄存器用于存储...
2. **减少函数调用参数**:减少函数参数的数量可以减少传递参数的开销。 3. **所有函数都应该有原型定义**:提供函数原型可以帮助编译器进行类型检查和优化。 4. **尽可能使用常量**:使用`const`关键字可以告诉...
5. **函数调用**: - ARM处理器的前4个整型参数使用寄存器传递,其余通过堆栈。尽量避免超过4个参数,或者将参数组织在结构体中传递。 - 使用`_inline`关键字内联小型且性能关键的函数。 6. **指针别名和局部变量...
- **预编译宏**:使用宏定义进行条件判断和函数调用的优化,减少运行时开销。 - **编译器优化选项**:利用编译器提供的优化选项,如iccavr的Options设置,可以优化代码生成。 5. **代码组织与重构**: - 优化...
当函数调用时参数列表的格式不正确,例如参数数量不符、类型不匹配或者参数之间缺少必要的分隔符时,编译器会抛出此错误。检查并修正参数列表中的语法问题是解决此类错误的关键。 #### Array bounds missing (数组...
2. 减少函数调用开销:函数调用过程中,参数的传递和返回值的操作需要时间和空间,因此合理优化函数设计、使用内联函数和减少不必要的函数调用都能显著提升性能。 3. 循环展开:通过循环展开技术减少循环控制的开销...
1. **定义接口**:创建一个头文件(如`calculator.h`),声明将要在DLL中实现的函数原型,例如加法、减法、乘法和除法的函数声明。 2. **实现DLL**:创建一个C++源文件(如`calculator.cpp`),实现这些函数。在...
函数调用有额外的开销,包括参数传递和返回值计算。如果可能,尝试将函数内的代码内联,或者减少不必要的函数调用。 6. **预编译宏和条件编译** 使用预编译宏和条件编译可以根据目标平台或编译选项优化代码,...
标签与标题相同,进一步确认了这个压缩包的内容是关于VB除法计算器的源代码。 压缩包内的文件包括: 1. "除法计算器(徐飞制作).exe":这是可执行文件,用户可以直接运行这个程序来执行除法运算。VB编译后的应用...
在编程语言中,四则运算(加法、减法、乘法和除法)是基本操作,对于理解和应用计算逻辑至关重要。Kotlin,作为一种现代化的、面向对象的编程语言,被广泛用于Android应用开发,其语法简洁且强大。在Kotlin中进行四...
X-Function允许用户通过编写C或C++代码,并将其编译为动态链接库(DLL)文件,然后在Authorware中作为函数调用。这些DLL函数可以处理Authorware无法直接处理的任务,如数据库操作、网络通信、加密解密等。 2. **32...
在表达式优化中,需要注意避免不必要的类型转换,合理使用运算符,比如利用乘法替换除法(如果除数是2的幂),使用位运算替代算术运算,以及减少复杂的数学运算如`pow`函数的使用。 4. 编译器优化选项 文档提到了几...
例如,计算1到100的和,方法E使用循环,执行了200次加法操作,而方法F应用数学公式`N*(N+1)/2`仅需一次乘法和一次除法。在处理大量计算时,数学方法往往能减少计算步骤,提升性能。 4. **循环展开**: 对于循环...